如图所示,两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L,导轨平面与水平面夹角α=30°,导轨电阻不计.磁感应强度为B的匀强磁场垂直导轨平面向上,长为L的金属棒ab垂直于MN、PQ放

◎ 题目

如图所示,两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L,导轨平面与水平面夹角α=30°,导轨电阻不计.磁感应强度为B的匀强磁场垂直导轨平面向上,长为L的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上,且始终与导轨电接触良好,金属棒的质量为m、电阻为R.两金属导轨的上端连接右端电路,灯泡的电阻RL=4R,定值电阻R1=2R,电阻箱电阻调到使R2=12R,重力加速度为g,现将金属棒由静止释放,试求:
小题1:金属棒下滑的最大速度为多大?
小题2:R2为何值时,其消耗的功率最大?消耗的最大功率为多少?

◎ 答案


小题1:        
小题2:

◎ 解析


小题1:当金属棒匀速下滑时速度最大,设最大速度为vm,达到最大时则有
mgsinθ=F                   F=ILB
                   其中   R=6R                                         所以      mgsinθ=       解得最大速度                                    
小题2:R2上消耗的功率      其中                                       
    又                                          
解以上方程组可得
时,R2消耗的功率最大         最大功率 

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L,导轨平面与水平面夹角α=30°,导轨电阻不计.磁感应强度为B的匀强磁场垂直导轨平面向上,长为L的金属棒ab垂直于MN、PQ放…”主要考查了你对  【电磁感应现象的综合应用】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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